土壤磷素環境閾值與農學閾值探究

劉一?周澤瀛

摘 要：在作物的生長過程中，磷元素是非常重要的，對其的需求是非常大的，對于農作物的產量和農田的磷素流來說，土壤磷素的水平和施磷的量是極其重要的因素，對其有著非常重要的影響。在本次的研究中，涉及到了在全國范圍內使用率比較高和分布面積比較廣的18種土壤，與理化性質進行相應的結合，對影響磷素淋溶風險的主要影響因素進行了探究；將盆栽試驗作為重要的基礎，以作物產量作為重要依據，對土壤有效磷的相應關系研究了不同土壤冬小麥夏玉米達到最佳產量時的農學閾值；結果可以作為土壤磷淋溶風險評價和預測、磷肥的施用和優化土壤磷素管理的重要科學依據。

關鍵詞：土壤磷素；淋溶閾值；農學閾值；農作物

在合理的范圍中的有效磷的水平在糧食產量和水體安全的維護方面有著非常重要的作用，可以為其提供重要的保障。需要將農業需求和水體環境保護進行相應的協調和統一。隨著相關技術和農業的發展，對于農田土壤磷的環境效應和影響因素的研究越來越多，不過，根據不同土壤磷素發生淋溶的環境閾值和農作物高產的環境閾值制定安全有效磷水平的方法的研究是比較少的。

一、研究方案

1.研究內容

（1）將“國家黃土肥力與肥料效益監測基地”多年以來積累的肥料定位試驗護具作為重要的依據，與相關土壤的分析進行相應的結合，對米切里西指數模型和兩段式線性模型進行充分的應用，確定冬小麥和夏玉米高產土壤有效磷臨界值和磷素淋溶閾值，同時，還要提出相關的施磷的建議。

（2）對土壤作物高產的農學閾值進行相應的研究。將施磷量和有效磷的關系，還有小麥到達最佳產量的時候有效磷的含量作為重要的基礎，確定相互最適宜的施磷梯度，將其施在選擇好的土壤之后再將冬小麥種植進去，一個月過后取樣測定有效磷的含量。當小麥成熟收獲之后檢測其產量，與此同時，取土壤樣品測定相應的有效磷的含量，確定不同土壤對冬小麥的有效磷的農學閾值。冬小麥收獲完成之后，就要種植夏玉米，同樣的，在玉米收獲完成之后確定其有效磷農學閾值。

（3）將不同的數量的磷加入到土壤中，使土壤的含磷量呈現一定的梯度。在經過了干濕交替和恒溫培養之后，使磷在土壤中的溶解固定和吸附解析達到一定的平衡，對平衡后的土壤速效磷和水溶性磷的含量進行相應的測定，對兩者的關系進行相應的分析和探究，并且找出土壤磷素發生淋失的關鍵點，也就是環境的淋溶閾值。對突土壤PH、有機質含量等進行相應的測定，對土壤理化性質和淋溶閾值之間的關系進行深入地研究。

2.技術路線

將“國家黃土肥力與肥料效益監測基地”長期肥料定位試驗所累積的數據作為重要的依據和參照，與室內模擬試驗和盆栽試驗進行相應的結合，對不同土壤磷素發生淋溶的環境閾值和不同土壤作物達到高產的農學閾值進行相應的研究，確定不同土壤作物高產和水體安全的土壤有效磷的范圍，還要提出相應的有效的措施，這樣做的目的是在更大程度上滿足高產作物的要求，盡可能降低土壤淋失的可能性，將風險性降到最低，同時，為農田生態環境和水環境的保護提供重要的保障和依據。

二、材料和方法

1.試驗地的大體情況

本次試驗是在“國家黃土肥力與肥料有益檢測基地”進行的，所處的位置是西北地區陜西省楊凌示范區五泉鎮，海拔是524.7米，年平均氣溫是13度，年平均降水量是550毫米左右。土壤種類是塿土類紅油土。初始耕層土壤基本理化性狀是PH8.6.

2.試驗設計

秋天播種，所用的種植方式是冬小麥和夏玉米輪作的方式，小區的面積是14米乘以14米，不設重復。試驗一共設置了9個處理。在多種肥料中，需要注意有機肥和秸稈的使用，只有在秋天播種小麥的時候施用，在播種之前所有的肥料全部施入。玉米的播種時間是五月末到六月初，收獲的時間是9月末到十月初。冬小麥的播種時間是九月末到十月初，收獲的時間是五月末到六月初。灌水的次數也有一定的限制，在小麥的生長期內需要灌溉的次數是2次到3次，一次的灌水量是90毫米。玉米的灌溉需要和降雨量進行相應的結合，將其作為重要的依據，來決定灌水量，大約也是90毫米。

3.第三步是土壤采樣，在每一季的作物收獲之后多點采集耕層土壤混合樣帶回實驗室進行風干，將植物根系、動物殘體等研磨過1毫米和0.15毫米作為備用。

4.計算方法

（1）作物有效磷臨界值確定的方法。多方面的因素影響著作物產量對磷的效應，比如，土壤氮素的水平，所以，在建立土壤有效磷對作物產量效應的臨界值的時候，需要保證氮肥充足。在臨界值的確定過程中所用到的是米切里西指數模型：

Y=A*（1-e（-BX））

其中，Y、A、B、X分別代表的是預測的相對產量、模擬獲得的最大相對產量、土壤的供磷能力和土壤有效磷的含量。在度其臨界值進行計算的時候，需要采用模擬獲得最大相對產量的90%。

（2）土壤磷淋溶閾值的確定方法。

在此過程中所運用到的公式是兩段式線性回歸：

y1=a1x+b1 x小于T

y2=a2x+b2 x大于等于T

在這兩個公式中，a1、a2、b1、b2都是線性回歸系數，當a1和a2分別是最大和最小，并且兩個方程的線性相關性最高的時候的交點是T，也就是所求的臨界值。

（3）推薦施磷量的計算方法。

土壤的有效磷水平比作物的高產臨界值小的時候，所應用的公式是：

施磷量=作物攜出量*（130%—150%）

土壤有效磷的水平在高產臨界值和環境學閾值之間的時候，可以運用的公式是：

施磷量=作物攜出量

土壤有機磷的水平高于環境學閾值的時候，可以運用的公式是：

施磷量=作物攜出量*（1/4或1/5）

三、結果與分析

在土壤有效磷、增加的時候，冬小麥和夏玉米的相對產量先非常明顯的增加，然后，到了一定的值之后，增加的不明顯。通過米切里西模型可以將這種關系進行很好的描述，這兩種作物的相關系數都是達到了非常顯著的水平。當有效磷的含量比臨界值要低的時候，其產量非常明顯的降低了，當比臨界值高的時候，作物產量增加的不明顯。

參考文獻：

[1]龔娟，馬友華，胡宏祥，吳靚，付碧玉，殷寒旭，田艷. 農田土壤磷的環境指標研究進展[J]. 中國農學通報，2016，02：112-117.

[2]劉彥伶，李渝，張雅蓉，張文安，蔣太明. 長期施肥對黃壤性水稻土磷平衡及農學閾值的影響[J]. 中國農業科學，2016，10：1903-1912.

[3]袁興程，錢新，龐宗強，李苗.不同土地利用方式土壤表層氮、磷流失特征研究[J].環境化學；.2011（09）.

[4]張麗，任意，展曉瑩，張淑香. 常規施肥條件下黑土磷盈虧及其有效磷的變化[J]. 核農學報，2014，09：1685-1692.

作者簡介：劉一（1981-），男，職稱：助理農業工程師，河北，辦公室相關資料材料的整理與統計，寧夏回族自治區農業勘查設計院。

周澤瀛（1977-），男，助理農業工程師，寧，農業項目的規劃設計和科研，寧夏回族自治區農業勘查設計院 。